(57)【要約】  ガラス材料処理方法は、光源からの光を、処理システムの高温段階部内のガラス材料に、導くか、および／または、合焦させる工程を含み、光源は、ガラス材料に形成されうる結晶と相互作用する波長λの光を、提供するものである。その方法は、高温段階部内のガラス材料から向けられた光を、波長分離部に集光するか、および／または、導いて、ガラス材料から向けられた光を分離して、波長λから約２０ナノメートル以内の波長を有する光のスペクトルδを提供する工程を含む。その方法は、スペクトルδの光を検出部で観察して、処理システムの高温段階部のガラス材料に結晶が存在する場合に、結晶との相互作用により生じた波長λのナノスケールのずれを特定する工程を含む。
2019523885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材料処理方法において、
光源からの光を、ガラス材料の処理システムの高温段階部内の前記ガラス材料に、導くか、および／または、合焦させる工程を、
含み、
前記ガラス材料は、結晶を中に形成しうるガラス、および／または、中に形成された結晶を有するガラス‐セラミックを含み、
前記光源は、前記ガラス材料に形成されうる結晶と相互作用する波長λの光を、提供するものであり、
前記システムの前記高温段階部は、少なくとも部分的に、前記ガラス材料を囲むものであり、
前記ガラス材料の少なくともいくらかは、少なくとも摂氏２００度の温度であり、
前記方法は、更に、
前記システムの前記高温段階部内の前記ガラス材料から向けられた前記光を、集光するか、および／または、導いて、該ガラス材料から向けられた該光を、波長分離部に向ける工程と、
前記ガラス材料から向けられた前記光を、前記波長分離部を用いて分離して、該ガラス材料から向けられた該光のうち、前記光源からの光の前記波長λから約２０ナノメートル以内の波長を有する該光のスペクトルδを、提供する工程と、
前記光の前記スペクトルδの光を検出部で観察して、前記ガラス材料に結晶が存在する場合に、前記結晶との相互作用により生じた前記光源からの前記光の前記波長λのナノスケールのずれを見る工程と、
前記システムの前記高温段階部内の前記ガラス材料についての結晶化情報を、前記検出部から受信する工程と、
前記高温段階部内の条件を、前記結晶化情報の関数として、変化させる工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記条件を変化させる工程は、より具体的には、前記高温段階部内の温度を、前記結晶化情報に応じて、少なくとも摂氏１０度、変化させる工程を含むものである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガラス材料の中で、結晶を成長させる工程を、
更に含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記高温段階部内の前記ガラス材料の熱処理を、少なくとも部分的には、前記結晶化情報に応じて終了する工程を、
更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記システムは、前記検出部と通信すると共にコンピュータを用いた制御部を、更に含むものである、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記高温段階部内の条件を変化させる工程は、少なくとも部分的には、前記コンピュータを用いた制御部によって、自動化されたものである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガラス材料から向けられた波長λの光をフィルタリングする工程を、
更に含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記光を導くか、および／または、合焦させる工程は、前記光源からの該光を、前記高温段階部の入口を通って向ける工程を、更に含むものである、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１６年６月１５日出願の米国仮特許出願第６２／３５０、３９９号、および、米国特許法第１１９条の下、２０１６年６月１５日出願の米国仮特許出願第６２／３５０、３９９号の優先権の利益も主張する２０１６年７月２７日出願の米国特許出願第１５／２２１、０６０号の優先権の利益を主張し、それらの内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本願は、ガラス材料を、結晶状態の関数として処理する方法、システム、および、装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、ガラス材料処理の状態を監視し、改良するのに、センサおよび計器が用いられる。温度計は、処理装置に亘って、異なる位置で温度を測定する。歪みゲージ、ロードセル、および、圧力センサも、処理装置に組み込みうる。次に、全処理に亘って、センサおよび計器からの情報を監視し、それに反応することによって、ガラス製品を製造する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実際のマイクロ構造、ナノ構造、局所表面などを測定する科学技術は、概して、ガラス処理装置内で実施するのには適さない。温度が、高すぎてしまう。その結果、従来のガラス材料処理は、典型的には、光学的清澄性、高い強度、可撓性、靭性などの、何らかの属性を有するガラス材料を製造するために経験的に開発された「製造手法」（つまり、温度スケジュール、組成物、環境条件など）に依存している。計器は、オペレータが、その製造手法に従うのを可能にする。
【０００５】
しかしながら、製造手法および測定したパラメータは、処理中の実際のマイクロ構造と分子の相互作用、および、ガラス材料内の状態について、推定値を提供するのに過ぎない。その結果、製造者は、ガラス材料を、温度、サイクル時間などについて、より高い誤差のマージンで処理し、例えば、炉内温度を、実際に必要な温度より、かなり高くして、その結果、いくつか場合には、最終製品が望ましい属性を有さず、廃棄するか、対応する処理が必要になり、エネルギーおよび時間の無駄になりうる。ガラス材料の処理において、効率性および予測可能性を改良する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の態様は、概して、ガラス、および／または、ガラス‐セラミックなどガラス材料の処理（例えば、製造、強化、研究）に関する。より詳しくは、本開示の態様は、装置の高温段階部での処理中に、ガラス材料を、ガラス材料内の結晶状態または結晶成長の関数として処理する装置および方法に関する。
【０００７】
出願人は、ガラス材料が高温の間に、ガラス材料内で結晶化が起きているのを特定するシステムを見出し、それにより、処理装置のオペレータ（例えば、人間のオペレータ、コンピュータを用いた制御部）が、温度、または、処理装置内の他の態様を調節または調整して、ガラス材料が処理されている間に、ガラス材料内で、特定の相の結晶の存在、何らかのパーセンテージで含まれた結晶、完全に非晶質であることなどの望ましい結晶化状態を実現するのを可能にし、それにより、効率を改良し、エラーの発生リスクを削減する。
【０００８】
いくつかの実施形態は、ガラス材料の処理方法に関し、それは、光源からの光を、処理システムの高温段階部内のガラス材料に導くか、および／または、合焦させる工程を含み、光源は、ガラス材料に形成されうる結晶と相互作用する波長λの光を、提供する。その方法は、高温段階部のガラス材料から向けられた光を、波長分離部に、集光、および／または、導く工程と、ガラス材料から向けられた光を分離して、波長λから約２０ナノメートル以内の波長を有するスペクトルδを提供する工程とを含む。その方法は、スペクトルδを、検出部で観察する工程を含む。
【０００９】
出願人は、波長λをすぐ囲むような狭いスペクトルδに注意を向けることは、ガラス材料が高温の時でも行いうることを見出し、そのことは、高温に関連して大量の赤外線の干渉およびノイズがあることから、光がないこと（つまり、吸収）に依存する科学者には、直感で理解できないことかもしれない。その代わりに、出願人は、検出部を用いて、処理システムの高温段階部内のガラス材料の中に結晶が存在する場合に、結晶との相互作用により生じた波長λの光のナノスケールのずれ、または、散乱を探している。出願人は、ナノスケールのずれ、または、散乱は、ガラス材料の分子レベルでの振動、回転、および／または、低周波モードに対応すると考え、したがって、処理を導くために、結晶化情報が出願人に提供される。
【００１０】
上記方法は、高温段階部内の条件を、結晶化情報の関数として変化させる工程を、更に含みうる。より具体的には、例えば、条件を変化させる工程は、高温段階部内の温度を、結晶化情報に応じて、少なくとも摂氏１０度変化させる工程を含む。いくつかのそのような実施形態において、方法は、ガラス材料内で結晶を成長させる工程、および、高温段階部内のガラス材料の熱処理を、結晶化情報に基づいて終了する工程を含みうる。
【００１１】
いくつかの企図した実施形態において、システムは、検出部と通信すると共にコンピュータを用いた制御部を更に含み、上記のような高温段階部内の条件を変化させる工程は、コンピュータを用いた制御部によって、自動化される。いくつかの実施形態において、方法は、ガラス材料から向けられた波長λの光をフィルタリングして除く工程を含み、波長λの周りで、ずれるか、または、散乱した光を、より良く観察するようにしている。光を導くか、および／または、合焦する工程は、光源からの光を、高温段階部の入口を通って向ける工程を、更に含む。
【００１２】
他の実施形態は、そのような処理を容易にしうるシステムおよび装置に関する。
【００１３】
更なる特徴および利点を、次の詳細な記載に示し、それは、部分的には、当業者には、その記載から明らかであるか、または、次の詳細な記載、請求項、および、添付の図面に記載の実施形態を実施することによって分かるだろう。ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が、例示的なものにすぎず、請求項の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。
【００１４】
添付の図面は、更なる理解のために提供されたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を形成する。図面は、１つ以上の実施形態を示し、詳細な記載と共に、様々な実施形態の原理および動作を説明する役割を果たす。したがって、本開示は、次の詳細な記載を、添付の図面と共に読むことで、より完全に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】例示的な一実施形態によるガラス材料処理システムを示す概念図である。
【図２】図１のシステムの構成要素を示す概念図である。
【図３】例示的な一実施形態による処理方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
例示的な実施形態を詳細に示した次の詳細な記載および図面に進む前に、本発明の技術は、詳細な記載または図面に示された詳細な事項および方法に限定されないということを、理解すべきである。例えば、当業者であれば分かるように、図面のうちの１つに示した実施形態に関連した、または、実施形態のうちの１つに関して明細書に記載した特徴および属性は、他の図面に示すか、または、明細書の他の箇所に記載した他の実施形態によく適応しうるものである。
【００１７】
図１を参照すると、ガラス材料１１６を処理するシステム１１０は、高温段階部１１４を有する装置１１２を含む。様々な例示的な実施形態によれば、システム１１０は、ガラスシートなどのガラス製品を生産するための工業用製造ライン、または、その一部、若しくは、新しいガラス製造方法を検査するか、そうではなく、ガラスを分析する研究装置、若しくは、ガラス材料１１６を処理するための他のそのようなシステムでありうる。例示的な実施形態によれば、システム１１０は、ガラス材料を処理するためのフュージョンドローシステムであるか、その一部である。他の実施形態において、システム１１０は、ガラス材料を処理するためのフロート処理システムであるか、その一部である。更に他の実施形態において、システム１１０は、ガラス材料を熱処理するための炉または窯であるか、その一部であり、ガラス材料での結晶化の制御を容易にする。
【００１８】
例示的な一実施形態によれば、図２も参照すると、システム１１０は、光源１２４、光学部材１２６、波長分離部１２８、および、検出部１３０を更に含む。光源１２４は、高温段階部１１４内のガラス材料１１６に向けた波長λの光１３２（例えば、ビーム）を提供する。ガラス材料に結晶が存在する場合には、結晶が、光１３２を散乱させて、結晶の振動特性などの結晶の物性を示すスペクトルδの光１３４を戻すか、出射するか、または、反射しうる。図１および２に示すように、光１３４の少なくともいくらかは、その光の望ましい部分１３４’を検出部１３０に合焦させる光学部材１２６を通って、波長分離部１２８によって受光される。
【００１９】
検出部１３０からの結晶化情報（つまり、結晶状態、結晶相、結晶化前のクラスタリング状態、結晶構造、結晶の位置、大きさ、含まれた結晶の量、ある相の結晶の量、および、結晶欠如など、ガラス材料１１６に含まれた結晶に関する情報）は、システム１１０のオペレータにとって、本明細書に記載したようなシステム１１０を効率的に動作させるのに、有用でありうる。
【００２０】
１つの例示的なシナリオにおいて、ガラス製造会社は、彼らが、完全な非晶質であることを望むガラスシートを製造しようとすることがありうる。製造会社は、ガラス処理装置１１２を、完全に非晶質の最終製品とするのを容易にすると考えられている温度スケジュールにより、動作しうる。しかしながら、例示的な一実施形態による本開示のシステムは、マイクロスケール、または、ナノスケールのガラス材料のクラスタリングさえも、検出し、それは、結晶化を早い段階で示すものでありうる。そのようなシナリオでは、次に、装置１１２のオペレータは、処理装置１１２の温度を、少なくとも摂氏１０度など、クラスタリングの位置に対応する高温段階部１１４、または、その上流で、上昇させて、シートの品質を改良しうる。
【００２１】
他の代表的なシナリオにおいて、ガラス製造会社は、ある結晶相が特に集中したガラス‐セラミック物品を製造しうる。温度スケジュールまたは「製造手法」を用いて、以前の製造で得られた経験的データに基づいて、そのような集中状態を実現しうる。しかしながら、他の例示的な一実施形態による本開示のシステムを用いて、望ましく結晶が集中した時を精密に特定し、装置のオペレータが、より早く結晶化処理を終了、完了、または、停止するのを可能にしうるので、望ましいガラス‐セラミック最終製品の物品の実現に必要な時間および熱エネルギーを削減しうる。
【００２２】
更に他の企図したシナリオにおいて、ガラス製造会社は、特定の、および／または、ユニークな結晶構造を有するもの、例えば、異なる結晶相の層または異なる結晶集中状態が離散した領域を有するシートなど、新しいガラス、および／または、ガラス‐セラミック製品のために「製造手法」を開発していることがありうる。そのような製造手法は、温度、並びに／若しくは、真空圧、気体の種類、音響エネルギー、光強度／周波数、析出タイミングなどの他のパラメータを、複雑かつ精密に変更または制御することを、必要としうる。そのような製造手法の開発は、従来の方法を用いた場合には、時間が掛かり、費用も高くなりうる。しかしながら、他の例示的な一実施形態による本開示のシステムを用いて、ガラス、および／または、ガラスセラミックの望ましい中間的物性が存在する時を、リアルタイムで監視して特定し、対応する装置のオペレータが、処理の次の工程に変更するのを可能にしうる。
【００２３】
上記のように、本明細書において、ガラス材料１１６は、中に形成された結晶を有するガラス‐セラミック、および／または、中に結晶を形成しうるガラスのことを称する。例示的なガラス材料は、ＬＡＳ系材料（つまり、酸化リチウム、酸化アルミニウム、および、酸化ケイ素の混合物であり、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＣａＯなどのガラス相形成剤、並びに／若しくは、清澄剤などを更に含むもので、例えば、Ｌｉ２Ｏ×Ａｌ２Ｏ×ｎＳｉＯ２系）、ＭＡＳ系材料（例えば、ＭｇＯ×Ａｌ２Ｏ３×ｎＳｉＯ２系）、ＺＡＳ系（例えば、ＺｎＯ×Ａｌ２Ｏ３×ｎＳｉＯ２）、カルコゲナイドガラス（例えば、ＡｇＩｎＳｂＴｅおよびＧｅＳｂＴｅ）、ソーダ石灰ガラス、溶融シリカ、ナトリウムホウケイ酸塩ガラス、酸化鉛ガラス、アルミノケイ酸塩ガラスなどのケイ酸塩ガラス、酸化物ガラス、ＵＬＥ（登録商標）（超低膨張ガラス）を含む。そのようなガラス材料を、熱強化、イオン交換、または、他の方法で改質しうる。
【００２４】
システム１１０の高温段階部１１４（例えば、高温ゾーン、高温領域、加熱された段階部、高温部分）は、炉１３６、高温セクション１１８、アイソパイプ１２０、マッフル、溶融部、および／または、装置の他の高温セクションであるか、それらを含みうる。いくつかの実施形態において、装置１１２は、図１に示した構成要素の全てではなく、いくつかを含み、例えば、炉１３６および加熱されたセクション１１８を含むが、アイソパイプ１２０を含まないことがありうる。例示的な一実施形態によれば、高温段階部１１４は、少なくとも部分的にガラス材料１１６を囲んでいるか、並びに／若しくは、少なくとも部分的にガラス材料１１６を囲むか、および／または、少なくとも部分的にガラス材料１１６を収容して支持し、完全に囲むように構成される。いくつかの実施形態において、高温段階部１１４内のガラス材料１１６の温度など、高温段階部１１４内の温度は、４００℃、５００℃、または、更に高い温度を超えるなど、２００℃を超えるか、並びに／若しくは、２０００℃以下など、３０００℃以下である。
【００２５】
いくつかの実施形態において、高温段階部１１４内のガラス材料１１６の温度など、高温段階部１１４内の温度は、ガラス材料１１６の融点から、３００℃以内、２００℃以内、または、１００℃以内など、４００℃以内であるか、並びに／若しくは、ガラス材料１１６の融点より、５００℃以下高いか、２００℃以下高いか、または、１００℃以下高いかなど、１０００℃以下高いことがありうる。他のそのような実施形態において、高温段階部１１４内のガラス材料１１６の温度など、高温段階部１１４内の温度は、高温段階部１１４内のガラス材料１１６のガラス転移点から、３００℃以内、２００℃以内、または、１００℃以内など、４００℃以内であるか、並びに／若しくは、高温段階部１１４内のガラス材料１１６のガラス転移点より、５００℃以下高いか、２００℃以下高いか、または、１００℃以下高いかなど、高温段階部１１４内のガラス材料１１６のガラス転移点より１０００℃以下高いことがありうる。更に他の実施形態において、高温段階部１１４内の材料の温度など、高温段階部１１４内の温度は、高温段階部１１４内の材料の焼結温度から上記の温度範囲内である。本明細書に開示し、上記数値で示したように、高温段階部１１４内の温度を、高温段階部１１４内のガラス材料１１６の臨界温度近くにすることは、特に効率的であり、高温段階部１１４を加熱するエネルギーを節約するか、および／または、システム１１０によって処理されている間のガラス材料１１６の望ましい特性および品質を容易に実現しうる。しかしながら、ライブまたはリアルタイムの結晶化情報がないと、従来のガラス処理については、そのような接近するか、低い温度は、意図しない結晶化を生じるリスクなどにより、リスクが高すぎることがありうる。
【００２６】
いくつかの実施形態において、光源１２４は、レーザである。他の実施形態において、光源１２４は、ハロゲン光源である。例示的な一実施形態によれば、システム１１０は、ガラス材料１１６内に形成されうる結晶と相互作用するように選択された特定の波長λの光１３２を提供する光源１２４を含む。例示的な一実施形態によれば、光１３２の波長λは、紫外線、近紫外線、可視光、近赤外線、赤外線、並びに／若しくは、近赤外線（例えば、１０ｎｍから３８０ｎｍの波長）、可視光（例えば、約３９０から７００ｎｍの波長）、および／または、近赤外線（例えば、７００ナノメートルから１ｍｍの波長）内などの電磁スペクトルのそのような範囲の部分集合内である。いくつかの実施形態において、光１３２の波長λは、約５３２ｎｍ、約１９３ｎｍ、約２６６ｎｍ、約４８８ｎｍ、約５１４ｎｍ、または、他の値である。
【００２７】
いくつかの実施形態において、光１３２は、略単色光で、対応する光エネルギーの少なくとも９５％が、波長λの周りの５ｎｍの帯域か、対応する光エネルギーの少なくとも９５％が、波長λの周りの２ｎｍの帯域か、および／または、対応する光エネルギーの少なくとも９９％が、波長λの周りの５ｎｍの帯域でありうる。いくつかのそのような実施形態において、光源１２４、および、波長λを有する対応する光１３２は、光１３２による波長により生じるガラス材料１１６の変化による蛍光、吸収など、ガラス材料１１６への影響を軽減しながら、ガラス材料１１６に、非晶質のずれたスペクトル帯域のスペクトルへの寄与分、および／または、ガラス材料１１６の結晶状態を生じるように、選択される。
【００２８】
例示的な一実施形態によれば、光源１２４、および／または、他の装置などの装置１３８は、高温段階部１１４の外側に位置するか、または、配置されて、装置１３８を、高温段階部１１４の熱から隔離または遮蔽するのを可能にする。いくつかのそのような実施形態において、高温段階部１１４は、光入射口１２２など、入口、窓、開口部などを有する。入口１２２は、光源１２４からの光１３２が、高温段階部１１４に少なくとも部分的に囲まれた材料１１６に送られるのを可能にするか、または、容易にする。他の企図した実施形態において、入口は、高温段階部１１４の中へ延伸する光ファイバの形状であり、装置１３８（図２）のいくつかの部分または全部が高温段階部１１４の外側で動作するのを可能にしうる。いくつかの実施形態において、光源１２４は、高温段階部１１４の外側に位置して、光源１２４の装置１３８上での温度を、高温段階部１１６内のガラス材料１１６の温度より少なくとも摂氏１００度、低くする。
【００２９】
例示的な一実施形態によれば、ガラス材料１１６から向けられた光１３４は、波長分離部１２８によって受光され、その場合に、光１３４は、入口１２２から外に送られうる。波長分離部１２８は、分光計、フィルタ、プリズム、回折格子、そのような構成要素を多数、または、組み合わせたもの、並びに／若しくは、関心光１３４’を分離または選択するための他の構成要素であるか、それらを含みうる。いくつかのそのような実施形態において、波長分離部１２８は、関心光１３４’を、検出部１３０に送るか、向けるか、または、他の態様で提供する。
【００３０】
例示的な一実施形態によれば、検出部１３０をシステム１１０で用いて、関心光１３４’の光波長（または、波数）を観察しうる。換言すれば、検出部１３０は、波長分離部１２８によって分離された光１３４の一部１３４’を受光するように設定され、光１３４のその一部１３４’は、光源１２４が提供する光１３２の波長λから約±２０ｎｍの範囲以内（つまり、波長λから２０ナノメートル以内、または、波長λから約４２０波数以内）で、λから１５ｎｍ以内、波長λから約２１００波数以内（例えば、２１００±４００波数）などである。光のうち、この特定の部分を観察することは、いわゆる非弾性またはラマン散乱など、光源１２４からの光１３２のガラス材料１１６の結晶との相互作用により生じた、光源からの光１３２の波長λのナノスケールのずれを観察するのに有用でありうる。いくつかの例示的な検出部は、光電子増倍管、電荷結合素子（ＣＣＤ）、および、それらの変形物（例えば、ＩＣＣＤ、ＥＭＣＣＤなど）、フォトダイオードであるか、それらを含みうる。
【００３１】
例示的な一実施形態によれば、システム１１０は光学部材１２６を用いて、光源１２４からの光１３２を、高温段階部１１４の中へ、および、少なくとも部分的に高温段階部１１４に囲まれたガラス材料１１６へと導き、更に、少なくとも部分的に高温段階部１１４に囲まれたガラス材料１１６からの散乱光１３４を集光するか、および／または、導いて、光１３４を波長分離部１２８に向けるようにしうる。いくつかの例示的な光学部材１２６は、例えば、レンズ、ミラー、顕微鏡の対物レンズ、フィルタ、ビームスプリッタであるか、それらを含みうる。光学部材１２６は、システム１１０で、ビームの合焦、散乱光の集光などの異なる機能を有し、それらの機能は、１つ以上の別々の光学部材要素によって実現しうる。いくつかの実施形態において、光学部材１２６は、ノッチフィルタ、エッジパスフィルタ、または、バンドパスフィルタなど、波長λのスペクトルδの光をフィルタリングして除くフィルタ１４０を含む。
【００３２】
いくつかの実施形態において、システム１１０のオペレータは、検出部１３０からのデータ、情報などを用いて、システム１１０の動作を制御し、例えば、情報を受信してから１０分以内に、炉１３６の温度を、少なくとも摂氏１０度、例えば、少なくとも摂氏５０度、摂氏１００度、摂氏３００度など変えるようにして、ある程度、結晶が含まれた時に、熱処理を停止するようにしうる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、オペレータは、コンピュータを用いた制御部１４２であり、コンピュータを用いた制御部１４２は、高温段階部内の条件を、検出部１３０からの情報の関数として変化させる。例えば、図１のシステム１１０は、炉上の加熱部１４４と回線１４６などを介して電子通信すると共にコンピュータを用いた制御部１４２を含みうる装置１３８を示している。コンピュータを用いた制御部１４２は、温度を、ガラス材料１１６に望ましい結晶状態（例えば、量、相、濃度）が存在するようになるまで保持するように、プログラムされうる。
【００３４】
誤差または「セーフティファクタ」を含む熱処理スケジュールに基づいた時間まで待つのとは異なり、本開示の技術を用いることで、オペレータが、直接、観察することで望ましい結晶状態が存在する時を知りうるので、熱処理時間を、従来の処理と比べて削減しうる。いくつかの実施形態において、オペレータは、システムの他の態様を、ガラス材料１１６の結晶状態の関数として制御しうる。例えば、バルブ１４８を、ガラス材料１１６の結晶状態の関数として制御して、ガラス材料１１６が完全に非晶質になるまで、バルブ１４８を開けないようにしうる。
【００３５】
ここで、図３を参照すると、いくつかの実施形態は、ガラス材料の処理方法２１０などの処理方法に関し、それは、光源１２４からの光１３２を、処理システム１１０の高温段階部１１４内のガラス材料１１６に導くか、および／または、合焦させる工程２１２を含み、光源１２４は、ガラス材料１１６に形成されうる結晶と相互作用する波長λの光１３２を提供するものである。方法２１０は、高温段階部１１４内のガラス材料１１６から向けられた光１３４を、波長分離部１２８に集光するか、および／または、導く工程２１４、並びに、ガラス材料１１６から向けられた光１３４を分離して、波長λから約２０ナノメートル以内の波長を有するスペクトルδを提供する工程を含む。方法２１０は、処理システム１１０の高温段階部１１４内のガラス材料１１６に結晶が存在する場合に、結晶との相互作用により生じる波長λのナノスケールのずれを探して、スペクトルδを検出部１４２で観察する工程２１６を含む。
【００３６】
方法２１０は、高温段階部１１４内の条件を、検出部１４２からの結晶化情報２２４の関数として変化させる工程２１８を、更に含む。例えば、条件を変化させる工程２１８は、より具体的には、高温段階部１１４内の温度を、少なくとも摂氏１０度、結晶化情報２２４に応じて、開示したように変化させうる。いくつかのそのような実施形態において、方法２１０は、結晶をガラス材料１１６内で成長させる工程２２０、および、高温段階部１１４内のガラス材料１１６の熱処理を、結晶化情報２２４に基づいて終了する工程２２２を含みうる。いくつかのそのような実施形態において、ガラス材料１１６は、ガラス‐セラミックであり、方法２１０は、高温段階部内の温度を変化させて、結晶化情報２２４に基づいて、ガラス材料１１６内での結晶の成長を容易にする工程２１８を更に含む。いくつかの企図した実施形態において、システム１１０は、検出部と通信すると共にコンピュータを用いた制御部１４２を、更に含み、上記のような高温段階部１１４内の条件を変化させる工程２１８を、コンピュータを用いた制御部１４２によって自動化する。
【００３７】
いくつかの実施形態において、分離する工程２１６は、ガラス材料１１６から向けられた光１３４から波長λの部分をフィルタリングして除く工程を含む。光１３２を導くか、および／または、合焦させる工程２１２は、光源１２４からの光１３２を、高温段階部１１４の入口１２２を通して向ける工程を、更に含む。方法２１０、および、その工程を変更して、本明細書において、システム１１０、および、それに関連した装置１１２に関して詳細に開示した事項を含むように、変更しうる。更に、例えば、ガラス材料１１６を処理する時に、中間の状態または属性を実現するように、方法２１０の任意の工程、または、任意の一連の工程は、工程２１８と工程２１２をつなげた点線が示唆するように繰り返しうる。更に、本明細書に開示した方法の実施形態は、図３に示したいくつかの工程を有さない方法を含み、非晶質ガラスの製造方法は、成長させる工程２２０を含まないで、終了する工程２２２を含むか、または、終了する工程を、バルブ１４８を開く工程と置き換えうる。変化させる工程２１８は、温度以外の条件である、圧力、構成成分などを変化させる工程であるか、核形成剤を追加する工程であるか、バルブを開く工程であるか、流量または他の処理条件を変化させる工程でありうる。
【００３８】
様々な例示的な実施形態で示した方法、システム、および、装置の構成および配列は、例に過ぎない。本開示では、いくつかの実施形態だけを詳細に記載したが、本明細書に記載の主題の新規の教示および利点を実質的に逸脱することなく、多くの変更（例えば、様々な要素の大きさ、寸法、構造、形状および割合、パラメータの値、載置配列、材料の使用、色、向きの変更）が可能である。例えば、少なくともいくつかの企図した実施形態において、本明細書に開示のシステムは、ガラスではない材料を用いて、無機材料、有機材料、セラミック、ポリマー、宝石材料（例えば、ペリドット、オパール、サファイア、ガーネットなど）などを処理するのに使用しうる。いくつかの企図した実施形態において、出願人は、上記のような開示した装置および工程を用いて、ガラス材料内での赤外線の吸収を、低温（例えば、摂氏１０００度未満、および／または、少なくとも摂氏２００度）での処理などで、探しうる。一体に形成されたものとして示した、いくつかの要素は、多数の部分または要素から構成されてもよく、更に、それらの要素の位置は、逆であるか、または、他の態様で変更されてもよく、更に、離散した要素または位置の特性または数は、変えられるか、または変更されてもよい。いずれの処理、論理アルゴリズム、または、方法の工程の順序またはシーケンスは、代わりの実施形態に応じて、変更または再配列しうる。本発明の技術範囲を逸脱することなく、様々な例示的な実施形態の設計、動作条件および配列に、他の置換え、変更、変形、および、省略も行いうる。
【００３９】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００４０】
実施形態１  
ガラス材料処理方法において、
光源からの光を、ガラス材料の処理システムの高温段階部内の前記ガラス材料に、導くか、および／または、合焦させる工程を、
含み、
前記ガラス材料は、結晶を中に形成しうるガラス、および／または、中に形成された結晶を有するガラス‐セラミックを含み、
前記光源は、前記ガラス材料に形成されうる結晶と相互作用する波長λの光を、提供するものであり、
前記システムの前記高温段階部は、少なくとも部分的に、前記ガラス材料を囲むものであり、
前記ガラス材料の少なくともいくらかは、少なくとも摂氏２００度の温度であり、
前記方法は、更に、
前記システムの前記高温段階部内の前記ガラス材料から向けられた前記光を、集光するか、および／または、導いて、該ガラス材料から向けられた該光を、波長分離部に向ける工程と、
前記ガラス材料から向けられた前記光を、前記波長分離部を用いて分離して、該ガラス材料から向けられた該光のうち、前記光源からの光の前記波長λから約２０ナノメートル以内の波長を有する該光のスペクトルδを、提供する工程と、
前記光の前記スペクトルδの光を検出部で観察して、前記ガラス材料に結晶が存在する場合に、前記結晶との相互作用により生じた前記光源からの前記光の前記波長λのナノスケールのずれを見る工程と、
前記システムの前記高温段階部内の前記ガラス材料についての結晶化情報を、前記検出部から受信する工程と、
前記高温段階部内の条件を、前記結晶化情報の関数として、変化させる工程と、
を含む方法。
【００４１】
実施形態２  
前記条件を変化させる工程は、より具体的には、前記高温段階部内の温度を、前記結晶化情報に応じて、少なくとも摂氏１０度、変化させる工程を含むものである、実施形態１に記載の方法。
【００４２】
実施形態３  
前記ガラス材料の中で、結晶を成長させる工程を、
更に含む、実施形態１または２に記載の方法。
【００４３】
実施形態４  
前記高温段階部内の前記ガラス材料の熱処理を、少なくとも部分的には、前記結晶化情報に応じて終了する工程を、
更に含む、実施形態３に記載の方法。
【００４４】
実施形態５  
前記システムは、前記検出部と通信すると共にコンピュータを用いた制御部を、更に含むものである、実施形態１から４のいずれか１つに記載の方法。
【００４５】
実施形態６  
前記高温段階部内の条件を変化させる工程は、少なくとも部分的には、前記コンピュータを用いた制御部によって、自動化されたものである、実施形態５に記載の方法。
【００４６】
実施形態７  
前記ガラス材料から向けられた波長λの光をフィルタリングして除く工程を、
更に含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載の方法。
【００４７】
実施形態８  
前記光を導くか、および／または、合焦させる工程は、前記光源からの該光を、前記高温段階部の入口を通って向ける工程を、更に含むものである、実施形態１から７のいずれか１つに記載の方法。
【００４８】
実施形態９  
ガラス材料処理システムにおいて、
結晶を中に形成しうるガラス、および／または、中に形成された結晶を有するガラス‐セラミックを含むガラス材料と、
少なくとも部分的に、前記ガラス材料を囲むものである高温段階部と、
を含み、
前記ガラス材料の少なくともいくらかは、少なくとも摂氏２００度の温度であり、
前記システムは、
前記ガラス材料に形成されうる結晶と相互作用する波長λの光を提供する光源と、
前記光源からの前記光の前記波長λから約２０ナノメートル以内の光のスペクトルδを分離する波長分離部と、
前記波長分離部から、前記光のスペクトルδの光を受光するように設定された検出部と、
前記光源からの光を、前記高温段階部内の前記ガラス材料に、導くか、および／または、合焦させて、更に、該高温段階部内の該ガラス材料から向けられた光を、集光するか、および／または、導いて、該ガラス材料から向けられた該光を、前記波長分離部に向ける光学部材と、
前記高温段階部内の条件を、前記検出部からの情報の関数として変化させる、コンピュータを用いた制御部と、
を含むシステム。
【００４９】
実施形態１０  
前記高温段階部は、炉を含むものである、実施形態９に記載のシステム。
【００５０】
実施形態１１  
前記光源は、前記高温段階部の外側に位置し、該光源の装置上での温度が、該高温段階部内の前記ガラス材料の温度より少なくとも摂氏１００度、低いものである、実施形態９または１０に記載のシステム。
【００５１】
実施形態１２  
前記光源は、レーザを含み、そこからの前記光は、単色光である、実施形態９から１１のいずれか１つに記載のシステム。
【００５２】
実施形態１３  
前記ガラス材料の分子は、対称性を有し、前記分子の振動、回転、および／または、低周波数モードを通して、前記光源からの前記光に影響を与えるものである、実施形態９から１２のいずれか１つに記載のシステム。
【００５３】
実施形態１４  
前記分子は、ケイ酸塩を含むものである、実施形態１３に記載のシステム。
【００５４】
実施形態１５  
材料を処理するように構成された装置において、
材料を、少なくとも摂氏２００度の動作温度で支持するように構成された高温段階部と、
波長λの光を提供するように構成された光源と、
前記光源からの光の前記波長λから約２０ナノメートル以内の光のスペクトルδを分離するように構成された波長分離部と、
前記波長分離部から、前記光のスペクトルδの光を受光するように構成された検出部と
前記光源からの光を、前記高温段階部内の前記ガラス材料に、導くか、および／または、合焦させるように構成され、更に、該高温段階部からの散乱光を、集光するか、および／または、導いて、該高温段階部から、該光を、該波長分離部に向けるように構成された光学部材と、
前記検出部と通信すると共に、コンピュータを用いた制御部と、
を含み、
前記コンピュータを用いた制御部は、前記高温段階部内の条件を、前記検出部からの情報の関数として変化させるように構成されたものである装置。
【００５５】
実施形態１６  
前記光源は、電磁スペクトルの近紫外線、可視、および／または、近赤外線部分の波長の光を提供するレーザである、実施形態１５に記載の装置。
【００５６】
実施形態１７  
前記光源は、レーザを含み、そこからの前記光は、単色光である、実施形態１５または１６に記載の装置。
【００５７】
実施形態１８  
前記高温段階部は、炉を含むものである、実施形態１５から１７のいずれか１つに記載の装置。
【００５８】
実施形態１９  
前記高温段階部は、入口を含み、前記光源からの前記光は、前記入口を通って、該高温段階部の中に向けられるものである、実施形態１５から１８のいずれか１つに記載の装置。
【符号の説明】
【００５９】
１１４  高温段階部
１２２  入口
１２４  光源
１２６  光学部材
１２８  波長分離部
１３０  検出部
１３６  炉
１４０  フィルタ
１４２  制御部
１４４  加熱部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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